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基于向量投影的立体阵定位算法

孙大军 蔡珩 郑翠娥 程驰宇

孙大军, 蔡珩, 郑翠娥, 程驰宇. 基于向量投影的立体阵定位算法[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(1): 31-40. doi: 10.11999/JEIT230344
引用本文: 孙大军, 蔡珩, 郑翠娥, 程驰宇. 基于向量投影的立体阵定位算法[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(1): 31-40. doi: 10.11999/JEIT230344
SUN Dajun, CAI Heng, ZHENG Cuie, CHENG Chiyu. Stereo Array Positioning Algorithm Based on Vector Projection[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(1): 31-40. doi: 10.11999/JEIT230344
Citation: SUN Dajun, CAI Heng, ZHENG Cuie, CHENG Chiyu. Stereo Array Positioning Algorithm Based on Vector Projection[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(1): 31-40. doi: 10.11999/JEIT230344

基于向量投影的立体阵定位算法

doi: 10.11999/JEIT230344
基金项目: 崂山实验室科技创新项目(LSKJ202205100, LSKJ202205103),黑龙江省自然科学基金(YQ2019D003)
详细信息
    作者简介:

    孙大军:男,教授,研究方向为新体制深海水下高精度定位

    蔡珩:男,博士生,研究方向为水声定位与导航

    郑翠娥:女,教授,研究方向为高精度深海水声定位技术

    程驰宇:男,博士生,研究方向为水声定位与导航

    通讯作者:

    郑翠娥 zhengcuie@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TN929.3

Stereo Array Positioning Algorithm Based on Vector Projection

Funds: Science and Technology Innovation Project Funded By Laoshan Laboratory (LSKJ202205100, LSKJ202205103), The Natural Science Foundation of Heilongjiang Province (YQ2019D003)
  • 摘要: 传统适配立体阵型的超短基线定位算法计算量大、定位误差难以通过解析式精确表征。针对这些问题,该文提出基于向量投影的立体阵定位算法,从向量投影的角度构建立体阵中各基线向量与目标方位之间的观测方程,实现对传统算法定位模型的简化。该文算法通过求解线性方程组即可实现对目标方位的估计,时间复杂度远小于传统算法。此外,基于该文算法简洁的观测方程,给出了适配立体阵的定位误差精确解析表征。仿真结果表明,该文算法消耗的运算时间远小于传统算法,且定位误差变化规律与基于理论解析式得到的结论相符。湖试试验结果表明,该文算法的定位精度与传统算法几乎一致,且计算效率更高。
  • 图  1  基线与目标的方向向量

    图  2  4元立体阵

    图  3  水平方位角与俯仰角的定义

    图  4  算法运行时间对比

    图  5  声速误差

    图  6  时延误差

    图  7  不同水平方位角下定位误差

    图  8  不同俯仰角下定位误差

    图  9  不同水平孔径下定位误差

    图  10  不同垂直孔径下定位误差

    图  11  湖试所用立体阵阵型

    图  12  水面船航迹

    图  13  与标定结果差值的直方图

    表  1  算法均方根误差及运行时间统计结果

    算法名称北向均方根误差(m)东向均方根误差(m)天向均方根误差(m)运行时间(s)
    三角分解算法0.20480.22440.66000.1225
    向量投影算法0.17140.17520.65610.0131
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-27
  • 修回日期:  2023-07-17
  • 网络出版日期:  2023-07-19
  • 刊出日期:  2024-01-17

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